德國(guó)克萊斯公司成功研制了利用甲醇車(chē)載制氫氧燃料電池工藝，其原理如圖1所示，請(qǐng)觀察此圖回答：
（1）甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理是
①CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）；△H=+49.0kJ?mol-1
②2CH3OH（g）+O2（g）=2CO2（g）+4H2（g）；△H=-385.8kJ?mol-1
下列說(shuō)法正確的是
BCD
BCD

A．反應(yīng)①中反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量
B．反應(yīng)①中拆開(kāi)CH3OH（g）和H2O（g）中的化學(xué)鍵所需能量大于形成CO2（g）和3H2（g） 中的化學(xué)鍵所釋放的能量
C．CH3OH蒸氣的燃燒熱為大于192.9kJ?mol-1
D．根據(jù)②推知反應(yīng)：2CH3OH（l）+O2（g）=2CO2（g）+4H2（g）的△H＞-385.8kJ?mol-1
（2）最近科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)想：把空氣吹入碳酸鉀溶液，然后再把CO2從溶液中提取出來(lái)，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后使空氣中的CO2轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕剂霞状迹粲?.2kg CO2與足量H2恰好完全反應(yīng)，生成氣態(tài)的水和甲醇，可放出2473.5kJ的熱量，試寫(xiě)出合成塔中發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式
CO2（g）+3H2（g）=H2O（g）+CH3OH（g）△H=-49.47kJ/mol
CO2（g）+3H2（g）=H2O（g）+CH3OH（g）△H=-49.47kJ/mol
．
（3）可給筆記本電腦供電的甲醇燃料電池已經(jīng)面世，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2．甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子
（H+）和電子，電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一電極后與氧氣反應(yīng)，電池總反應(yīng)為：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O．b處通入的物質(zhì)是
氧氣或空氣
氧氣或空氣
，負(fù)極反應(yīng)式為：
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
．
分析：（1）A．根據(jù)反應(yīng)熱判斷反應(yīng)物和生成物總能量相對(duì)大��；
B．根據(jù)反應(yīng)熱判斷吸收能量和放出能量的相對(duì)大小；
C．CH3OH蒸氣的燃燒熱為大于192.9kJ?mol-1；
D．液態(tài)放出的能量少；
（2）2.2kg CO2的物質(zhì)的量是
2200g
44g/mol
=50mol，根據(jù)二氧化碳的物質(zhì)的量與反應(yīng)熱之間的關(guān)系寫(xiě)出熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（3）根據(jù)電子流向知，a處電極是負(fù)極，b處電極是正極，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)．
解答：解：（1）A．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以生成物能量大于反應(yīng)物能量，故錯(cuò)誤；
B．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以斷鍵吸收的能量大于成鍵放出的能量，故正確；
C．CH3OH蒸氣的燃燒熱為大于192.9kJ?mol-1，故正確；
D．液態(tài)放出的能量少，故正確；
故選BCD；
（2）2.2kg CO2的物質(zhì)的量是
2200g
44g/mol
=50mol，50mol二氧化碳參加反應(yīng)放出2473.5kJ的熱量，則1mol二氧化碳參加反應(yīng)放出的能量是49.47kJ，所以該反應(yīng)熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：CO2（g）+3H2（g）=H2O（g）+CH3OH（g）△H=-49.47kJ/mol，
故答案為：CO2（g）+3H2（g）=H2O（g）+CH3OH（g）△H=-49.47kJ/mol；
（3）根據(jù)電子流向知，a處電極是負(fù)極，b處電極是正極，正極上投放氧化劑，所以b處通入的物質(zhì)是氧氣或空氣，負(fù)極上投放燃料甲醇，甲醇失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)式為：CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+，
故答案為：氧氣或空氣；CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)、原電池原理，難度不大，注意燃料電池中電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性，為易錯(cuò)點(diǎn)．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：閱讀理解

近來(lái)，制備和利用氫氣這一清潔能源已有多項(xiàng)成果．（1）德國(guó)克萊斯公司成功研制了利用甲醇CH3OH）車(chē)載制氫燃料電池工藝，其原理如圖1所示，請(qǐng)觀察此圖回答：
①此堿性燃料電池的正極反應(yīng)式為
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-
；
②甲醇與水反應(yīng)制取氫氣的化學(xué)方程式
CH3OH+H2O?3H2+CO2
CH3OH+H2O?3H2+CO2
．
（2）美國(guó)Bay等工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來(lái)制取氫氣，其生產(chǎn)流程如圖2：
①此流程的第II步反應(yīng)為：CO（g）+H2O（g）
高溫
H2（g）+CO2（g），平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表．
溫度/℃ 400 500 830 1000
平衡常數(shù)K 10 9 1 0.6
在830℃，n（CO）、n（H2O）、n（H2）、n（CO2）的物質(zhì)的量分別是1、5、2、3投入恒容反應(yīng)器發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，向
逆
逆
（填正、逆）反應(yīng)方向進(jìn)行．
②若400℃時(shí)，第Ⅱ步反應(yīng)生成l mol氫氣放出的熱量為33.2kJ，第I步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CH4（g）+H2O（g）=3H2（g）+CO（g）△H=-103.3kJ?mol-1 則400℃時(shí)，甲烷和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為
CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=-136.5kJ?mol-1
CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=-136.5kJ?mol-1
．
（3）工業(yè)上有一種用CO2來(lái)生產(chǎn)甲醇燃料的方法：
CO2（g）+3H2（g）
 
CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ?mol-1
將6molCO2和8molH2充入2L的密閉容器中，測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖3所示（實(shí)線）．
①a點(diǎn)正反應(yīng)速率
大于
大于
（填大于、等于或小于）逆反應(yīng)速率．
②求平衡時(shí)氫氣的轉(zhuǎn)化率
75%
75%
和該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
0.5
0.5
．
③僅改變某一實(shí)驗(yàn)條件再進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖3虛線所示，曲線I對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是
升高溫度
升高溫度
，曲線II對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是
增大壓強(qiáng)
增大壓強(qiáng)
．

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

近來(lái)，制備和利用氫氣這一清潔能源已有多項(xiàng)成果．
（1）德國(guó)克萊斯公司成功研制了利用甲醇（CH3OH）車(chē)載制氫燃料電池工藝，其原理如圖所示，請(qǐng)觀察此圖回答：
精英家教網(wǎng)
①燃料電池的正極反應(yīng)式為
 
；
②甲醇與流程圖中任一反應(yīng)物反應(yīng)制取氫氣的化學(xué)方程式
 
．
（2）美國(guó)Bay等工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來(lái)制取氫氣，其生產(chǎn)流程如圖：
精英家教網(wǎng)
①此流程的第Ⅱ步反應(yīng)為：CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g），該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=
 
；
②此流程的第Ⅱ步反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如表1，在830℃，以表2的物質(zhì)的量（單位為mol）投入恒容反應(yīng)器發(fā)生上述反應(yīng)，其中反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，向正反應(yīng)方向進(jìn)行的有
 
（填實(shí)驗(yàn)編號(hào)）；
表1
溫度/℃ 400 500 830 1000
平衡常數(shù)K 10 9 1 0.6
表2
實(shí)驗(yàn)編號(hào) n（CO） n（H2O） n（H2） n（CO2）
A 1 5 2 3
B 2 2 1 1
C 3 3 0 0
D 0.5 2 1 1
③若400℃時(shí)，第Ⅱ步反應(yīng)生成1 mol氫氣的熱效應(yīng)值為33.2（單位為kJ），第1步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：
CH4（g）+H2O（g）═3H2（g）+CO（g）△H=-103.3kJ?mol-1
則400℃時(shí)，甲烷和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為
 
．
（3）我國(guó)科學(xué)家研究了常溫下利用Pt等催化劑在可見(jiàn)光作用下使水分解制氫氣的方法，如圖是三種催化劑在光照分解水實(shí)驗(yàn)中的效果比較圖．能得出如圖結(jié)果的實(shí)驗(yàn)方案是
 
．精英家教網(wǎng)

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

（7分）德國(guó)克萊斯公司成功研制了利用甲醇車(chē)載制氫氧燃料電池工藝，其原理如右圖所示，請(qǐng)觀察此圖回答：

（1）甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理是

①CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）；△H=+ 49．0 kJ·mol－1

②2CH3OH（g）+O2（g）=2CO2（g）+4H2（g）；△H=－385.8kJ·mol－1

下列說(shuō)法正確的是

A．反應(yīng)①中反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量

B．反應(yīng)①中拆開(kāi)CH3OH（g）和H2O（g）中的化學(xué)鍵所需能量大于形成CO2（g）和3H2（g） 中的化學(xué)鍵所釋放的能量

C．CH3OH蒸氣的燃燒熱為大于192．9 kJ·mol－1

D．根據(jù)②推知反應(yīng)：2CH3OH（l）+ O2（g）=2CO2（g）+4H2（g）的△H＞－385．8kJ·mol－1

（2）最近科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)想：把空氣吹入碳酸鉀溶液，然后再把CO2從溶液中提取出來(lái)，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后使空氣中的CO2轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕剂霞状肌Ｈ粲?.2kg CO2與足量H2恰好完全反應(yīng)，生成氣態(tài)的水和甲醇，可放出2473.5 kJ的熱量，試寫(xiě)出合成塔中發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式               。

（3）可給筆記本電腦供電的甲醇燃料電池已經(jīng)面世，其結(jié)構(gòu)示意圖如右圖。甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子（H＋）和電子，電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一電極后與氧氣反應(yīng)，電池總反應(yīng)為：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O。b處通入的物質(zhì)是     ，負(fù)極反應(yīng)為：                      。

 

查看答案和解析>>

科目：高中化學(xué) 來(lái)源：2010年北京市高二第二學(xué)期期末考試化學(xué)試卷 題型：填空題

（7分）德國(guó)克萊斯公司成功研制了利用甲醇車(chē)載制氫氧燃料電池工藝，其原理如右圖所示，請(qǐng)觀察此圖回答：

（1）甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理是

①CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）；△H= + 49．0 kJ·mol－1

②2CH3OH（g）+O2（g）=2CO2（g）+4H2（g）；△H=－385.8kJ·mol－1

下列說(shuō)法正確的是

A．反應(yīng)①中反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量

B．反應(yīng)①中拆開(kāi)CH3OH（g）和H2O（g）中的化學(xué)鍵所需能量大于形成CO2（g）和3H2（g） 中的化學(xué)鍵所釋放的能量

C．CH3OH蒸氣的燃燒熱為大于192．9 kJ·mol－1

D．根據(jù)②推知反應(yīng)：2CH3OH（l）+ O2（g）=2CO2（g）+4H2（g）的△H＞－385．8kJ·mol－1

（2）最近科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)想：把空氣吹入碳酸鉀溶液，然后再把CO2從溶液中提取出來(lái)，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后使空氣中的CO2轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕剂霞状�。若�?.2kg CO2與足量H2恰好完全反應(yīng)，生成氣態(tài)的水和甲醇，可放出2473.5 kJ的熱量，試寫(xiě)出合成塔中發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                。

（3）可給筆記本電腦供電的甲醇燃料電池已經(jīng)面世，其結(jié)構(gòu)示意圖如右圖。甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子（H＋）和電子，電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一電極后與氧氣反應(yīng)，電池總反應(yīng)為：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O。b處通入的物質(zhì)是     ，負(fù)極反應(yīng)為：                       。

 

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案